(57)【要約】【課題】  実装基板に形成されたグランド電極と高周波回路との間に生じる寄生容量を低減し、良好な高周波特性を得ることができる高周波スイッチＩＣパッケージを提供する。【解決手段】  高周波スイッチＩＣと、高周波スイッチＩＣが搭載されるダイパッド部及び高周波スイッチＩＣと他の回路を接続するリード端子を有するリードフレームと、高周波スイッチＩＣ及びリードフレームを封止するモールド樹脂とを備え、ダイパッド部にグランド電位が印加される高周波スイッチＩＣパッケージにおいて、高周波スイッチＩＣをダイパッド部にエポキシ樹脂から成るスペーサを介して搭載する。【選択図】    図１
2006237450.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップと、該半導体チップが搭載されるダイパッド部及び前記半導体チップを他の回路に接続する外部端子を有するリードフレームと、前記半導体チップ及び前記リードフレームを封止する封止樹脂とを備え、前記ダイパッド部にグランド電位が印加される半導体パッケージにおいて、
前記半導体チップは前記ダイパッド部にスペーサを介して搭載されると共に、前記ダイパッド部と前記半導体チップが絶縁されている
ことを特徴とする半導体パッケージ。
【請求項２】
絶縁性材料から構成された絶縁体と、
該絶縁体に搭載された半導体チップと、
該半導体チップを他の回路に接続する外部端子を有するリードフレームと、
前記半導体チップ、前記絶縁体及び前記リードフレームを封止する封止樹脂とを備える
ことを特徴とする半導体パッケージ。
【請求項３】
絶縁性材料から構成された絶縁体と、該絶縁体に搭載された半導体チップと、該半導体チップを他の回路に接続する外部端子を有するリードフレームと、前記半導体チップ、前記絶縁体及び前記リードフレームを封止する封止樹脂とを有する半導体パッケージと、
該半導体パッケージを実装する実装基板とを備える半導体装置であって、
前記実装基板は多層構造であり、最表層である第１層に前記半導体パッケージが実装されると共に、第２層以降の層にグランド電位が印加された金属板を有する
半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体パッケージ及び半導体装置に関する。詳しくは、グランド電位が印加された金属板若しくはダイパッド部から半導体チップ表面に形成された回路までの距離を大きくすることによって、寄生容量の低減を図ろうとした半導体パッケージ及び半導体装置に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ガリウム・砒素（ＧａＡｓ）系等の化合物半導体層を有する化合物半導体系の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）は、電子移動度が高く良好な高周波特性を有するので、携帯電話などの移動体通信機器に広く用いられている（例えば、特許文献１参照。）。
以下、移動体通信機器用高周波ＩＣの一種である高周波スイッチＩＣを用いた高周波スイッチＩＣパッケージについて説明する。
【０００３】
図７は従来の高周波スイッチＩＣパッケージを説明するための模式的な断面図であり、ここで示す高周波スイッチＩＣパッケージ１０１は、４２アロイや銅合金等で形成され、必要に応じてＮｉめっき、Ａｇめっき、Ａｕめっき、半田めっき等が必要な部位に施されたリードフレーム１０２のダイパッド部１０２ａ上に上記した様な化合物半導体系のＦＥＴを有する高周波スイッチＩＣ１０３が導電性接着剤等により接着されている。また、高周波スイッチＩＣ上の電極部（図示せず）はＡｕ細線等のボンディングワイヤー１０４でリードフレームのリード端子１０２ｂに接続されており、更に、高周波スイッチＩＣを外部から保護するために、封止体としての封止樹脂（例えば、エポキシ樹脂）１０５で高周波スイッチＩＣは封止されている。
【０００４】
ここで、高周波スイッチＩＣパッケージでは高周波特性を引き出すために、高周波スイッチＩＣの直下にグランド電位を印加することが多く、具体的には、高周波スイッチＩＣパッケージ１０１を実装する実装基板（多層基板）１０６の最表層である第１層１０７に金属板１０８を配置し、この金属板にグランド電位を印加することによって高周波スイッチＩＣの直下へのグランド電位の印加を実現している。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−１７９５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、実装基板に配置された金属板（以下、グランド電極と称する）と高周波スイッチＩＣの表面に形成された高周波回路（以下、単に「高周波回路」と称する。）との間には必然的に寄生容量が生じるのであるが、この寄生容量は高周波回路の高周波特性を劣化させる一因となるため、できる限り寄生容量を低減することが求められている。
【０００７】
本発明は以上の点に鑑みて創案されたものであって、半導体チップ表面に形成された回路と実装基板のグランド電極との間に生じる寄生容量を低減することができる半導体パッケージ及び半導体装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明に係る半導体パッケージでは、半導体チップと、該半導体チップが搭載されるダイパッド部及び前記半導体チップを他の回路に接続する外部端子を有するリードフレームと、前記半導体チップ及び前記リードフレームを封止する封止樹脂とを備え、前記ダイパッド部にグランド電位が印加される半導体パッケージにおいて、前記半導体チップは前記ダイパッド部にスペーサを介して搭載されると共に、前記ダイパッド部と前記半導体チップが絶縁されている。
【０００９】
ここで、半導体チップがダイパッド部にスペーサを介して搭載されると共に、ダイパッド部と半導体チップが絶縁されているために、半導体チップ表面に形成された回路とダイパッド部との間に発生する寄生容量を小さくすることができる。
【００１０】
また、本発明に係る半導体パッケージでは、絶縁性材料から構成された絶縁体と、該絶縁体に搭載された半導体チップと、該半導体チップを他の回路に接続する外部端子を有するリードフレームと、前記半導体チップ、前記絶縁体及び前記リードフレームを封止する封止樹脂とを備える。
【００１１】
ここで、半導体チップが絶縁性材料から構成された絶縁体に搭載されたことによって、半導体チップ表面に形成された回路とグランド電極との間に発生する寄生容量を小さくすることができると共に、半導体パッケージの小型化、薄型化が実現できる。
【００１２】
また、上記の目的を達成するために、本発明に係る半導体装置では、絶縁性材料から構成された絶縁体と、該絶縁体に搭載された半導体チップと、該半導体チップを他の回路に接続する外部端子を有するリードフレームと、前記半導体チップ、前記絶縁体及び前記リードフレームを封止する封止樹脂とを有する半導体パッケージと、該半導体パッケージを実装する実装基板とを備える半導体装置であって、前記実装基板は多層構造であり、最表層である第１層に前記半導体パッケージが実装されると共に、第２層以降の層にグランド電位が印加された金属板を有する。
【００１３】
ここで、実装基板が多層構造であり、最表層である第１層に半導体パッケージが実装されると共に、第２層以降の層にグランド電位が印加された金属板を有することによって、半導体チップ表面に形成された回路とグランド電極との間に発生する寄生容量を小さくすることができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上述べてきた如く、本発明の半導体パッケージ及び半導体装置では、半導体チップ表面に形成された回路とグランド電極との間に発生する寄生容量の低減を図ることができ、良好な高周波特性を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明し、本発明の理解に供する。
図１は本発明を適用した半導体パッケージの一例である高周波スイッチＩＣパッケージを説明するための模式的な断面図であり、ここで示す高周波スイッチＩＣパッケージ１は、４２アロイや銅合金等で形成され、必要に応じてＮｉめっき、Ａｇめっき、Ａｕめっき、半田めっき等が必要な部位に施されたリードフレーム２のダイパッド部２ａにエポキシ樹脂からなるスペーサ１０を介して高周波スイッチＩＣ３が搭載されている。また、上記した従来の高周波スイッチＩＣパッケージと同様に、高周波スイッチＩＣ上の電極部（図示せず）はＡｕ細線等のボンディングワイヤー４でリードフレームのリード端子２ｂに接続されており、更に、高周波スイッチＩＣを外部から保護するために、封止体としてのエポキシ樹脂５で高周波スイッチＩＣは封止されている。
【００１６】
なお、上記した様な高周波スイッチＩＣパッケージを、グランド電位が印加される金属板８とダイパッド部がはんだ材１１を介して導通する様に実装基板（多層基板）６の最表層である第１層７に実装することによって、ダイパッド部にはグランド電位が印加されることとなる。
【００１７】
なお、上記した本発明を適用した高周波スイッチＩＣパッケージは、リードフレームのダイパッド部にエポキシ樹脂からなるスペーサをマウントした後に、スペーサ上に高周波スイッチＩＣを搭載し（図２（ａ）参照。）、高周波スイッチＩＣ上の電極部とリードフレームのリード端子とをボンディングワイヤーで電気的に接続し（図２（ｂ）参照。）、続いてトランスファーモールド技術によって高周波スイッチＩＣをエポキシ樹脂で封止することによって得ることができる（図２（ｃ）参照。）。
【００１８】
上記した本発明を適用した高周波スイッチＩＣパッケージでは、高周波回路とダイパッド部との間に発生する寄生容量を小さくすることができる。
即ち、図７で示す従来の高周波スイッチＩＣパッケージ構造の様にリードフレームのダイパッド部に高周波スイッチＩＣが搭載された場合には、高周波回路とダイパッド部との間に発生する寄生容量は、高周波スイッチＩＣの容量値Ｃ１と等しい。これに対して、図１で示す様にスペーサを介してダイパッド部に高周波スイッチＩＣが搭載された場合には、高周波回路とダイパッド部との間に発生する寄生容量は、高周波スイッチＩＣの容量値Ｃ１とスペーサの容量値Ｃ２とを直列に接続した全体の容量値となる。
そして、一般にコンデンサ容量Ｃは、他のコンデンサ容量Ｃ'と並列に接続された場合には、全体の容量値はコンデンサ容量Ｃよりも大きくなり、他のコンデンサ容量Ｃ'と直列に接続された場合には、全体の容量値はコンデンサ容量Ｃよりも小さくなることが知られている。
従って、上記した様に、スペーサを介してダイパッド部に高周波スイッチＩＣが搭載された本発明を適用した高周波スイッチＩＣパッケージでは、高周波回路とダイパッド部との間に発生する寄生容量を小さくすることができる。
【００１９】
ところで、高周波回路とダイパッド部との間にスペーサを用いずに絶縁性接着剤により容量を持たせることも考えられるが、例えばエポキシ樹脂だと通常２０μｍ程度しか高さを持たせることができない。
また、粘性の高い樹脂を数百μｍの高さに形成することも可能であるが、接着力の低下や、ディスペンス装置にて塗布する際はエアーの巻き込みによりボイドが発生しやすくなる。更に、高周波ＩＣチップを実装する際にチップが傾き、チップの電極とリードフレームの端子を精度よく接続することが困難になる。
そこで、本案は樹脂成型によりスペーサを形成し、例えば４００μｍ程度の厚みのスペーサを形成した。
【００２０】
ここで、（１）スペーサを介さずに高周波スイッチＩＣをダイパッド部に搭載した場合、（２）高周波スイッチＩＣを２００μｍ厚さのスペーサを介してダイパッド部に搭載した場合、（３）高周波スイッチＩＣを４００μｍ厚さのスペーサを介してダイパッド部に搭載した場合、（４）高周波スイッチＩＣを６００μｍ厚さのスペーサを介してダイパッド部に搭載した場合のそれぞれについて、各高周波スイッチＩＣに８００ＭＨｚの周波数を有する信号情報を入力した際の挿入損失、２次及び３次高調波特性を表１に示す。
【００２１】
【表１】
2006237450.tif 000003
【００２２】
表１から、本発明を適用した高周波スイッチＩＣパッケージ、即ち、スペーサを介して高周波スイッチＩＣをダイパッド部に搭載した高周波スイッチＩＣパッケージでは、挿入損失が減少し、２次及び３次高調波特性に良い傾向が出現し、良好な高周波特性を奏することが分かる。
【００２３】
図３は本発明を適用した半導体パッケージの他の一例である高周波スイッチＩＣパッケージを説明するための模式的な断面図であり、ここで示す高周波スイッチＩＣパッケージは、エポキシ樹脂からなる絶縁体１２に高周波スイッチＩＣが接着剤により接着されている。また、高周波スイッチＩＣ上の電極部（図示せず）はＡｕ細線等のボンディングワイヤーでリードフレームのリード端子に接続されており、更に高周波スイッチＩＣを外部から保護するために、封止体としてのエポキシ樹脂で高周波スイッチＩＣは封止されている。ここで、本実施例では、ダイパッド部を有しないリードフレームを用いて高周波スイッチＩＣパッケージを構成している。また、本実施例では、上記した従来の高周波スイッチＩＣパッケージに搭載している高周波スイッチＩＣよりも薄型の高周波スイッチＩＣを搭載している。
なお、図３では、グランド電位が印加される金属板が設けられた実装基板に高周波スイッチＩＣパッケージを実装した状態を図示している。
【００２４】
上記した本発明を適用した高周波スイッチＩＣパッケージは、リードフレーム及び裏面にエポキシ樹脂からなる絶縁体を接着剤により接着した高周波スイッチＩＣをテープ１３上の所定位置に配置し（図４（ａ）参照。）、高周波スイッチＩＣ上の電極部とリードフレームのリード端子とをボンディングワイヤーで電気的に接続し（図４（ｂ）参照。）、続いてトランスファーモールド技術によって高周波スイッチＩＣをエポキシ樹脂で封止した後にテープを剥離することによって得ることができる（図４（ｃ）参照。）。
【００２５】
なお、上記した本発明を適用した高周波スイッチＩＣパッケージは、接着剤を用いて絶縁体に高周波スイッチＩＣを接着しているが、リードフレーム及び裏面をエポキシ樹脂によって被覆した高周波スイッチＩＣをテープ上の所定位置に配置した後に、ワイヤーボンディング及び樹脂封止を行うことによって、接着剤を用いずに絶縁体に高周波スイッチＩＣチップが搭載された構成としても良い。
【００２６】
上記した本発明を適用した高周波スイッチＩＣパッケージでは、高周波回路とダイパッドとの間に発生する寄生容量を小さくすることができる。
即ち、図７で示す従来の高周波スイッチＩＣパッケージ構造の場合には、ダイパッド部とグランド電位が印加された金属板が接続されているためにダイパッド部にもグランド電位が印加されることとなり、高周波回路と金属板との間に発生する寄生容量は、ダイパッド部と高周波回路との間に発生する寄生容量である高周波スイッチＩＣの容量値と等しい。なお、後述する様に、高周波スイッチＩＣの厚みを薄くした場合には、高周波スイッチＩＣの容量値は大きくなるために、本実施例の高周波スイッチＩＣパッケージに搭載された高周波スイッチＩＣの容量値Ｃ４は従来の高周波スイッチＩＣパッケージに搭載された高周波スイッチＩＣの容量値Ｃ１よりも大きくなる。
これに対して、図３で示す絶縁体に高周波スイッチＩＣが搭載された本発明を適用した高周波スイッチＩＣパッケージの場合には、高周波回路と金属板との間に発生する寄生容量は、高周波スイッチＩＣの容量値Ｃ４と絶縁体の容量値Ｃ３とを直列に接続した全体の容量値となる。
ここで、高周波スイッチＩＣを薄型化し、容量値Ｃ４が容量値Ｃ１よりも大きくなったとしても、容量値Ｃ４と容量値Ｃ３とが直列に接続されているために、絶縁体に高周波スイッチＩＣが搭載された本発明を適用した高周波スイッチＩＣパッケージでは、高周波回路と金属板との間に発生する寄生容量を小さくすることができる。
【００２７】
なお、本実施例では、高周波スイッチＩＣパッケージの実装を行う最表層である第１層７にグランド電位が印加された金属板が配置された場合を例に挙げて説明を行ったが、図５で示す様に、実装基板の第ｎ層（ｎ≧２）にグランド電位が印加された金属板を配置することによって、高周波回路と金属板との間に発生する寄生容量をより一層小さくすることができる。
即ち、第ｎ層に金属板を配置した場合には、高周波回路と金属板との間に発生する寄生容量は、高周波スイッチＩＣの容量値と絶縁体の容量値とを直列に接続した全体の容量値と、実装基板の第１層から第（ｎ−１）層までの各容量値を直列に接続した全体の容量値とを直列に接続した全体の容量値となる。従って、上記した様に、実装基板の第ｎ層（ｎ≧２）にグランド電位が印加された金属板を配置することによって、高周波回路と金属板との間に発生する寄生容量をより一層小さくすることができるのである。
【００２８】
また、上記した本発明を適用した高周波スイッチＩＣパッケージでは、高周波スイッチＩＣパッケージの小型化、薄型化が実現する。
即ち、リードフレームは、高周波スイッチＩＣ上の電極部とリード端子のワイヤーボンディング時に印加される超音波振動等に耐えることができる様にある程度の厚みが必要とされるのに対して、絶縁体は高周波スイッチＩＣと金属板を絶縁しさえすれば良いため、絶縁体の厚みはリードフレームの厚みと比較して薄くすることが可能である。従って、高周波スイッチＩＣをリードフレームのダイパッド部に搭載する場合と比較して、高周波スイッチＩＣを絶縁体に搭載する場合の方が高周波スイッチＩＣパッケージの小型、薄型化が実現するのである。
【００２９】
なお、高周波スイッチＩＣパッケージの小型化、薄型化については、図６で示す様に、従来の高周波スイッチＩＣパッケージの構造のままで、単に高周波スイッチＩＣの厚みを薄くすることによっても実現することが可能である様にも思えるが、単に高周波スイッチＩＣの厚みを薄くしたのでは、高周波回路とダイパッド部との間の寄生容量の増大を招いてしまう。即ち、一般的なコンデンサ容量Ｃは、コンデンサの電極面積をＳ、電極間隔（誘電体材料の厚さ）をｄ、誘電材料の誘電率をεとした場合に、Ｃ＝ε×Ｓ／ｄで表され、電極間隔ｄが大きくなればコンデンサ容量は小さくなる。従って、単に高周波スイッチＩＣの厚みを薄くしたのでは、電極間隔ｄに該当するダイパッド部と高周波スイッチＩＣとの距離が小さくなってしまい高周波回路とダイパッド部との間の寄生容量の増大を招いてしまうのである。
これに対して、本発明を適用した高周波スイッチＩＣパッケージでは、絶縁体に高周波スイッチＩＣを搭載することで高周波回路と金属板との間に発生する寄生容量の低減を図っており、小型化、薄型化の要求に応じて高周波スイッチＩＣの厚みを小さくしたとしても、高周波回路と金属板との間に発生する寄生容量が問題とされることは少ないと考えられる。
【００３０】
ここで、（１）従来の高周波スイッチＩＣパッケージを最表層に金属板が配置された実装基板に実装した場合、（２）従来の高周波スイッチＩＣパッケージを第２層に金属板が配置された実装基板に実装した場合、（３）図３に示す本発明を適用した高周波スイッチＩＣパッケージを最表層に金属板が配置された実装基板に実装した場合、（４）図３に示す本発明を適用した高周波スイッチＩＣパッケージを第２層に金属板が配置された実装基板に実装した場合のそれぞれについて、各高周波スイッチＩＣに９００ＭＨｚ及び１８００ＭＨｚの周波数を有する信号情報を入力した際の挿入損失を表２に示し、２次及び３次高調波特性を表３に示す。
【００３１】
【表２】
2006237450.tif 000004
【００３２】
【表３】
2006237450.tif 000005
【００３３】
表２及び表３から、本発明を適用した高周波スイッチＩＣパッケージでは、挿入損失が減少し２次高調波特性に良い傾向が出現し、良好な高周波特性を奏することが分かる。
【００３４】
更に表２及び表３から、本発明を適用した高周波スイッチＩＣパッケージを最表層に金属板が配置された実装基板に実装するよりも、第２層に金属板が配置された実装基板に実装した方が良好な高周波特性を奏することも分かる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明を適用した高周波スイッチＩＣパッケージ（１）を説明するための模式的な断面図である。
【図２】高周波スイッチパッケージ（１）の製造方法を説明するための模式的な断面図である。
【図３】本発明を適用した高周波スイッチＩＣパッケージ（２）を説明するための模式的な断面図である。
【図４】高周波スイッチＩＣパッケージ（２）の製造方法を説明するための模式的な断面図である。
【図５】実装基板の変形例を説明するための模式的な断面図である。
【図６】高周波スイッチＩＣの厚みを薄くした従来の高周波スイッチＩＣパッケージを説明するための模式的な断面図である。
【図７】従来の高周波スイッチＩＣパッケージを説明するための模式的な断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１    高周波スイッチＩＣパッケージ
２    リードフレーム
２ａ  ダイパッド部
２ｂ  リード端子
３    高周波スイッチＩＣ
４    ボンディングワイヤー
５    エポキシ樹脂
６    実装基板（多層基板）
７    第１層
８    金属板
１０    スペーサ
１１    はんだ材
１２    絶縁体
【図１】
2006237450.tif 000006
【図２】
2006237450.tif 000007
【図３】
2006237450.tif 000008
【図４】
2006237450.tif 000009
【図５】
2006237450.tif 000010
【図６】
2006237450.tif 000011
【図７】
2006237450.tif 000012